JP2006261302A - 光通信モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】 搭載される電化製品などの小型化に対応して薄型化を図ることが可能な光通信モジュールを提供すること。
【解決手段】 受光素子2と、受光素子2がボンディングされたダイボンディングパッド10を有するリードフレーム1と、受光素子2を封止し、かつ受光素子2の正面に位置するレンズ41が形成された表面4aおよびこの表面4aとその厚さ方向において離間する裏面4bを有する樹脂パッケージ4と、を備える受光モジュールA1であって、ダイボンディングパッド10には、レンズ41から離間する方向に陥没し、かつその底面11aに受光素子2がボンディングされた受光素子用凹部11が形成されている。
【選択図】 図1

Description

本発明は、電化製品に組み込まれるリモコン用の受光モジュールなどの光通信モジュールに関する。
赤外線リモコン用の受光モジュールとしては、たとえば、図7に示すものがある(たとえば、特許文献1参照)。同図に示された受光モジュールXは、リードフレーム91上に搭載された受光素子92および集積回路素子93を備えている。受光素子92および集積回路素子93は、樹脂パッケージ94により封止されている。樹脂パッケージ94には、受光素子92の正面に位置するレンズ94aが形成されている。樹脂パッケージ94のうちレンズ94a以外の部分は、導電性樹脂95により覆われている。導電性樹脂95は、集積回路素子93が電磁ノイズや可視光などを受けることにより誤動作することを防止する、いわゆるシールド効果を発揮するものであり、リードフレーム91の一部と接している。この受光モジュールXにおいては、上記シールド効果により導電性樹脂95に生じた微小な電流を、リードフレーム91を介して図外の端子へと適切に逃がすことが可能となっている。
しかしながら、受光モジュールXが搭載される電化製品は、年々小型化が進められている。受光モジュールXとしても、上記電化製品の小型化に対応して、小型化を図ることが必要とされており、特に図中上下方向における薄型化が望まれている。ところが、レンズ94aによる集光効果を十分に発揮させるためには、レンズ94aと受光素子92とをある程度離間させておく必要がある。これに加えて、リードフレーム91のうち樹脂パッケージ94から突出するする部分を適切に支持するための厚さを確保する必要があり、受光素子92の図中下方には、余分な部分が生じている。この結果、受光モジュールXの薄型化が阻害されることとなり、上記電化製品の小型化に十分に対応できない場合があった。
特開2005−51031号公報
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、搭載される電化製品などの小型化に対応して薄型化を図ることが可能な光通信モジュールを提供することをその課題とする。
上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
本発明によって提供される光通信モジュールは、受光素子と、上記受光素子がボンディングされたダイボンディングパッドを有するリードフレームと、上記受光素子を封止し、かつ上記受光素子の正面に位置するレンズが形成された表面およびこの表面とその厚さ方向において離間する裏面を有する樹脂パッケージと、を備える光通信モジュールであって、上記ダイボンディングパッドには、上記レンズから離間する方向に陥没し、かつその底面に上記受光素子がボンディングされた受光素子用凹部が形成されていることを特徴としている。
このような構成によれば、上記受光素子を、上記裏面寄りに配置することができる。これにより、上記レンズを上記受光素子との間に集光効果を適切に発揮可能な距離をおいて配置しつつ、上記樹脂パッケージの厚さを小さくすることができる。したがって、上記光通信モジュールの薄型化を図ることが可能であり、この光通信モジュールが搭載される電化製品などの小型化に適切に対応することができる。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記受光素子用凹部は、上記底面から上記レンズへと向かうほどその断面直径が大となるテーパ形状である。このような構成によれば、上記受光素子外の領域に向けて進行してきた赤外線を反射させて上記受光素子へと向かわせることが可能である。したがって、上記受光素子への集光効率を高めることが可能であり、上記光通信モジュールの受信感度を向上させることができる。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記レンズは、フレネルレンズである。このような構成によれば、上記レンズは、たとえば全体がドーム状に形成されたレンズと比べて高さが小さいものとなる。これにより、上記光通信モジュールの薄型化を一層図ることができる。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記受光素子を制御するための集積回路素子をさらに備えており、上記ダイボンディングパッドには、上記レンズから離間する方向に陥没し、かつその底面に上記集積回路素子がボンディングされた集積回路素子用凹部が形成されている。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記集積回路素子用凹部には、上記集積回路素子を覆うように遮光樹脂が充填されている。このような構成によれば、たとえば上記遮光樹脂をポッティングにより形成する際に、上記集積回路素子用凹部を利用して上記ポッティング作業を容易に行うことが可能である。さらに、上記遮光樹脂を上記集積回路素子を完全に覆うことが可能な高さを有するものとしても、上記集積回路素子がいわゆるダウンセットされていることにより、上記遮光樹脂は上記光通信モジュールの厚さ方向において大きく嵩張ることがない。このことは、上記光通信モジュールの薄型化に有利である。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記リードフレームは、上記樹脂パッケージに埋没した内部リードと、上記内部リードに繋がっており、かつ上記樹脂パッケージのうちその厚さ方向に延びる側面から突出した外部リードとを備えており、上記外部リードは、上記側面に沿って上記厚さ方向に延びる第1端子部と、屈曲部を介して上記第1端子部と連結され、かつ上記裏面に沿って延びる第2端子部とを有しており、上記第1端子部のうち上記樹脂パッケージの上記側面の法線方向を向く第1端子面と、上記第2端子部のうち上記樹脂パッケージの上記裏面の法線方向を向く第2端子面と、のいずれかを利用して実装可能とされている。このような構成によれば、上記光通信モジュールは、2種類の姿勢で実装することが可能である。これにより、この光通信モジュールが搭載される電化製品において、リモコン受信部を配置する際の自由度を高めることができる。また、2種類の姿勢を使い分ければ、上記電化製品の小型化にも役立つ。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第1端子面と面一とされた先端面を有する第1突出部と、上記第2端子面と面一とされた先端面を有する第2突出部とをさらに備える。このような構成によれば、上記第1端子面または上記第2端子面と上記先端面のいずれかとにより、上記光通信モジュールを支持することができる。したがって、上記光通信モジュールを実装する際に、安定した状態で実装作業を行うことができる。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第1突出部および上記第2突出部の少なくとも一方は、上記樹脂パッケージの一部からなる。このような構成によれば、上記第1突出部および上記第2突出部を設けるための専用の部品は不要であり、製造コストの抑制に適している。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記樹脂パッケージの少なくとも一部を覆う導電性樹脂をさらに備えており、上記第1突出部および上記第2突出部の少なくとも一方は、上記導電性樹脂の一部からなる。このような構成によっても、上記第1突出部および上記第2突出部を適切に形成することができる。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記導電性樹脂は、上記レンズを囲う円筒を有する。このような構成によれば、上記レンズ外の領域に向かってきた赤外線を上記レンズへと入射させることが可能である。したがって、上記光通信モジュールの受光可能範囲を広げるのに適している。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記円筒の内面は、上記樹脂パッケージの上記表面から離間するほど断面直径が大となる斜面とされている。このような構成によれば、上記斜面により、さらに多くの赤外線を上記レンズへと入射させることができる。
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
図1〜図5は、本発明に係る受光モジュールの一例を示している。図1に示すように、本実施形態の受光モジュールA1は、リードフレーム1、受光素子2、集積回路素子3、樹脂パッケージ4、および導電性樹脂5を備えている。なお、図3においては、リードフレーム1,受光素子2、および集積回路素子3のみを実線で示しており、それ以外の部材は、想像線で示すか、または省略している。
図1に示すように、リードフレーム1は、ダイボンディングパッド10、内部リード13、および外部リード14を有している。リードフレーム1は、たとえばCuまたはFeからなり、これらの材質からなる金属板を打ち抜き加工することなどにより形成されている。
ダイボンディングパッド10は、受光素子2および集積回路素子3を搭載するための部分である。ダイボンディングパッド10には、受光素子用凹部11および集積回路素子用凹部12が形成されている。
図1および図3に示すように、受光素子用凹部11は、図中下方に陥没しており、図中上方に向かうほど断面直径が大となるテーパ形状とされている。図1に示すように受光素子用凹部11の底面11aには、受光素子2がボンディングされている。受光素子用凹部11の斜面11bは、受光素子2の図中側方を囲っている。本実施形態においては、受光素子用凹部11は、受光素子2の全体を収容可能な深さとされている。
図1および図3に示すように、集積回路素子用凹部12は、図中下方に陥没しており、図中上方に向かうほど断面直径が大となるテーパ形状とされている。図1に示すように集積回路素子用凹部12の底面12aには、集積回路素子3がボンディングされている。本実施形態においては、集積回路素子用凹部12は、集積回路素子3の全体を収容可能な深さとされているが、受光素子用凹部11よりは深さが浅い。
図3に示すように、リードフレーム1は、3本の内部リード13とこれらに連結された3本の外部リード14を有している。3本の内部リード13は、いずれも樹脂パッケージ4に覆われている。3本の内部リード13のうち中央に配置されたものは、ダイボンディングパッド10に繋がっている。3本の外部リード14は、図1に示すように樹脂パッケージ4の側面4cから図中左方にいずれも突出している。各外部リード14は、第1端子部14Aおよび第2端子部14Bと複数の屈曲部とを有している。図1に示すように、第1端子部14Aは、図中上下方向において2つの屈曲部に挟まれており、側面4cに沿って図中上下方向に延びている。第1端子部14Aの図中左方を向く面は、受光モジュールA1を面実装するための第1端子面14Aaとなっている。第2端子部14Bは、屈曲部を介して第1端子部14Aと連結されており、樹脂パッケージ4の裏面4bに沿って、図中左右方向に延びている。第2端子部14Bの図中下面は、面実装用の第2端子面14Baとなっている。なお、図2および図3に示す3本の外部リード14のうち、中央に配置されたものは、グランド接続に用いられる。また、両側の2本の外部リード14は、いずれか一方が出力用として、他方が電源電圧の供給用としてそれぞれ用いられる。
受光素子2は、たとえばPINフォトダイオードであり、外部のリモコン送信機から発せられた赤外線を受光すると、それに応じた光起電力を生じて電流を流すように構成されている。この受光素子2は、特に図示しないがP型半導体層およびN型半導体層をそれぞれ上層および下層としたPN接合構造を有しており、それらの電極は、図1においていずれもこの受光素子2の上面に設けられている。受光素子2は、その下層のN型半導体層と受光素子用凹部11の底面11aとの間に絶縁性を確保するための絶縁材(図示省略)を介してボンディングされており、いわゆるダウンセットされた格好となっている。
集積回路素子3は、受光素子2に流れる電流を出力信号に変換して外部の制御機器に出力するものであり、電流/電圧変換回路、増幅回路、リミット回路、検波回路などを備えている。図1に示すように、集積回路素子3は、たとえば銀ペーストなどの導体層(図示省略)を介して集積回路素子用凹部12の底面12aにボンディングされており、遮光樹脂6により覆われている。遮光樹脂6は、外来の光を遮蔽して集積回路素子3が誤動作することを防止するためのものである。遮光樹脂6は、たとえばエポキシ樹脂を主成分として、可視光を遮断吸収するための染料、紫外線の一部を遮断吸収するための黒色顔料であるカーボンブラック、および広い波長領域において光を吸収可能な酸化チタンなどが含有されたものである。
図1に示すように、受光素子2および集積回路素子3は、ワイヤ7を用いたワイヤボンディングにより電気的な接続がなされている。すなわち、受光素子2のうち上記N型半導体層の電極が集積回路素子3の電極と、上記P型半導体層の電極がダイボンディングパッド10と、それぞれワイヤ7を介して接続されている。また集積回路素子3の他の電極は、内部リード13に対してワイヤ7を介して接続されている。
樹脂パッケージ4は、たとえば顔料を含んだエポキシ樹脂からなり、赤外線を透過させる一方、たとえば可視光に対する透光性が小さいものとされている。図1に示すように、樹脂パッケージ4は、受光素子2、集積回路素子3、ダイボンディングパッド10、および内部リード13を覆って、これらを保護するためのものである。樹脂パッケージ4の表面4aには、受光素子2の正面に位置するレンズ41が形成されている。このレンズ41は、図中上方から向かってきた赤外線を屈折させて受光素子2へと集光するためのものである。本実施形態においては、レンズ41は、いわゆるフレネルレンズとして構成されており、図2に示すように、中央に位置するドーム上の部分と、これを囲うように配置された複数の同心円状のリング部とを有している。図1に示すように、樹脂パッケージ4の側面4cからは、外部リード14が突出している。
導電性樹脂5は、たとえばエポキシ樹脂にカーボンその他の導電性フィラを混入したものであり、導電性および遮光性を有している。図1および図2に示すように、導電性樹脂5は、樹脂パッケージ4の外表面のうち、レンズ41と図中左下部分とを除く部分を覆うように形成されている。図2に示すように、導電性樹脂5の一部は、グランド接続用の外部リード14に接触している。図1および図2に示すように、導電性樹脂5には、円筒53が形成されている。この円筒53は、レンズ41を囲っており、その内向き面は、図1における図中上方に向かうほど断面直径が大となる斜面53aとなっている。
また、導電性樹脂5には、第1突出部51および第2突出部52が形成されている。図1に示すように、第1突出部51は、図中左上側に設けられており、図中左方に突出する部分を有している。第1突出部51の先端面51aは、第1端子部14Aの第1端子面14Aaと略面一とされている。一方第2突出部52は、図中右下側に設けられており、図中下側に突出している。第2突出部52の先端面52aは、第2端子部14Bの第2端子面14Baと略面一とされている。
次に、受光モジュールA1の作用について説明する。
本実施形態によれば、受光素子2は、図1に示すように受光モジュールA1において図中下方寄りに配置される。これにより、レンズ41を受光素子2との間に上述した集光効果を適切に発揮可能な距離をおいて配置しても、樹脂パッケージ4のうち受光素子用凹部11の下方に位置する部分を小さくすることが可能である。したがって、受光モジュールA1の薄型化を図ることが可能であり、この受光モジュールA1が搭載される電化製品などの小型化に適切に対応することができる。
凹部11は、テーパ形状とされていることにより、図1において受光素子2の周辺領域に向けて進行してきた赤外線を反射させて受光素子2へと向かわせることが可能である。したがって、上述した薄型化の効果に加えて、受光素子2への集光効率を高めることが可能であり、受光モジュールA1の受信感度を向上させることができる。
レンズ41は、フレネルレンズとして構成されていることにより、たとえば全体がドーム状に形成されたレンズと比べて高さが小さいものとなっている。これにより、受光モジュールA1全体の薄型化を一層図ることができる。また、円筒53によってレンズ41が囲われた構成であることにより、レンズ41外の領域に向かってきた赤外線をレンズ41へと入射させることが可能である。特に、斜面53aが形成されていることにより、より多くの赤外線をレンズ41へと入射させることができる。これは、受光モジュールA1の受光可能範囲を広げるのに適している。
また、本実施形態においては、集積回路素子3が集積回路素子用凹部12に搭載されていることにより、遮光樹脂6を集積回路素子用凹部12に充填するように設けることができる。たとえば、本実施形態と異なり、ダイボンディングパッド10のうち平坦な部分に集積回路素子3が搭載されていると、たとえばポッティングの手法により遮光樹脂6を形成しようとすると、遮光樹脂6が扁平に広がってしまう。これに対し、本実施形態によれば、上記ポッティングの作業を容易に行うことが可能である。さらに、遮光樹脂6は、図1に示すように、集積回路素子3およびこれに接続されたワイヤ7の一方を完全に覆うことが可能な高さを有している。しかし、集積回路素子3をいわゆるダウンセットさせていることにより、遮光樹脂6は図中上方に大きく嵩張ることがない。このことは、受光モジュールA1の薄型化に有利である。
受光モジュールA1の回路基板Sへの実装に際しては、図4に示すように、第2端子面14Baを利用すれば、図中上方から向かってくる赤外線を受光する、いわゆる上面受光タイプとして実装することができる。一方、図5に示すように第1端子面14Aaを利用すれば、図中側方から向かってくる赤外線を受光する、いわゆる側面受光タイプとして実装することができる。このように、受光モジュールA1は、2種類の姿勢で実装可能である。これにより、この受光モジュールA1が搭載される電化製品において、リモコン受信部を配置する際の自由度を高めることができる。また、2種類の姿勢を使い分ければ、電化製品の小型化にも役立つ。
また、図4および図5に示すように、受光モジュールA1を実装する際には、第1突出部51および第2突出部52の先端面51a,52aを利用することができる。図5に示すように、第1端子面14Aaを利用して実装する際には、第1突出部51の先端面51aを回路基板Sに当接させる。これにより、第1端子面14Aaと先端面51aとにより受光モジュールA1を支持することができる。同様に図4に示すように、第2端子面14Baと第2突出部52の先端面52aとによっても、受光モジュールA1を支持することができる。したがって、受光モジュールA1は、2種類の姿勢で実装可能であることに加えて、それぞれの実装姿勢において安定した状態で実装作業を行うことが可能である。本実施形態においては、第1突出部51および第2突出部52は、いずれも導電性樹脂5の一部として形成されている。したがって、第1突出部51および第2突出部52を設けるための専用の部品は不要であり、製造コストの抑制に適している。
図6は、本発明に係る受光モジュール他の例を示している。なお、本図においては、上記実施形態と類似の要素については、同一の符号を付しており、適宜説明を省略する。
本実施形態の受光モジュールA2においては、樹脂パッケージ4に第1突出部42および第2突出部43が形成されている点が、上記実施形態と異なっている。これらの第1突出部42および第2突出部43は、図1における第1突出部51および第2突出部52と同様に、本発明でいう第1突出部および第2突出部の一例である。また、これらの先端面42a,43aは、図1における先端面51a,52aと同様に本発明でいう先端面の一例である。
このような実施形態によっても、図4および図5における受光モジュールA1と同様に、上面受光タイプおよび側面受光タイプの2つの姿勢で実装することができる。封止樹脂4の一部により第1突出部42および第2突出部43を形成する場合であっても、これらを正確な寸法で形成することが可能である。なお、これらの実施形態から理解されるように、本発明でいう第1突出部および第2突出部としては、樹脂パッケージ4および導電性樹脂5のいずれによって形成されていてもよい。たとえば、図1における第1突出部51と図6における第2突出部43とを備える構成としてもよい。
本発明に係る光通信モジュールは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る光通信モジュールの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
受光素子としては、赤外線を受光可能なものに限定されず、赤外線以外のあらゆる波長の光を受光可能なものを用いてもよい。また、光通信モジュールとしては、受光素子に加えて発光素子を備えた、いわゆる双方向通信が可能な構成であってもよい。受光素子用凹部および集積回路素子用凹部の形状は、上記実施形態に限定されず、レンズから離間する方向に陥没した形状であればよい。
外部リードに第1端子部および第2端子部を有する構成とすれば、上述した2つの姿勢で実装可能であり便利であるが、たとえば、直線状の外部リードを備えた構成であってもよい。また、導電性樹脂を備える構成は、集積回路素子の誤作動防止や、受信可能範囲の拡大に有利であるが、たとえば遮光樹脂により上記誤作動防止を十分に図ることが可能な場合などには、導電性樹脂を省略してもよい。
本発明に係る受光モジュールの一例を示す断面図である。 本発明に係る受光モジュールの一例を示す全体斜視図である。 本発明に係る受光モジュールの一例を示す要部斜視図である。 本発明に係る受光モジュールの一例の実装状態を示す側面図である。 本発明に係る受光モジュールの一例の実装状態を示す側面図である。 本発明に係る受光モジュールの他の例を示す断面図である。 従来の光通信モジュールの一例を示す断面図である。
符号の説明
A1,A2 受光モジュール(光通信モジュール)
S 回路基板
1 リードフレーム
2 受光素子
3 集積回路素子
4 樹脂パッケージ
4a 表面
4b 裏面
4c 側面
5 導電性樹脂
6 遮光樹脂
7 ワイヤ
10 ダイボンディングパッド
11 受光素子用凹部
11a 底面(受光素子用凹部)
11b 斜面
12 集積回路素子用凹部
12a 底面(集積回路素子用凹部)
13 内部リード
14 外部リード
14A 第1端子部
14Aa 第1端子面
14B 第2端子部
14Ba 第2端子面
41 レンズ(フレネルレンズ)
42 第1突出部
43 第2突出部
42a,43a 先端面
51 第1突出部
52 第2突出部
51a,52a 先端面
53 円筒
53a 斜面

Claims (11)

  1. 受光素子と、
    上記受光素子がボンディングされたダイボンディングパッドを有するリードフレームと、
    上記受光素子を封止し、かつ上記受光素子の正面に位置するレンズが形成された表面およびこの表面とその厚さ方向において離間する裏面を有する樹脂パッケージと、
    を備える光通信モジュールであって、
    上記ダイボンディングパッドには、上記レンズから離間する方向に陥没し、かつその底面に上記受光素子がボンディングされた受光素子用凹部が形成されていることを特徴とする、光通信モジュール。
  2. 上記受光素子用凹部は、上記底面から上記レンズへと向かうほどその断面直径が大となるテーパ形状である、請求項1に記載の光通信モジュール。
  3. 上記レンズは、フレネルレンズである、請求項1または2に記載の光通信モジュール。
  4. 上記受光素子を制御するための集積回路素子をさらに備えており、
    上記ダイボンディングパッドには、上記レンズから離間する方向に陥没し、かつその底面に上記集積回路素子がボンディングされた集積回路素子用凹部が形成されている、請求項1ないし3のいずれかに記載の光通信モジュール。
  5. 上記集積回路素子用凹部には、上記集積回路素子を覆うように遮光樹脂が充填されている、請求項4に記載の光通信モジュール。
  6. 上記リードフレームは、上記樹脂パッケージに埋没した内部リードと、上記内部リードに繋がっており、かつ上記樹脂パッケージのうちその厚さ方向に延びる側面から突出した外部リードとを備えており、
    上記外部リードは、上記側面に沿って上記厚さ方向に延びる第1端子部と、屈曲部を介して上記第1端子部と連結され、かつ上記裏面に沿って延びる第2端子部とを有しており、
    上記第1端子部のうち上記樹脂パッケージの上記側面の法線方向を向く第1端子面と、上記第2端子部のうち上記樹脂パッケージの上記裏面の法線方向を向く第2端子面と、のいずれかを利用して実装可能とされている、請求項1ないし5のいずれかに記載の光通信モジュール。
  7. 上記第1端子面と面一とされた先端面を有する第1突出部と、上記第2端子面と面一とされた先端面を有する第2突出部とをさらに備える、請求項6に記載の光通信モジュール。
  8. 上記第1突出部および上記第2突出部の少なくとも一方は、上記樹脂パッケージの一部からなる、請求項7に記載の光通信モジュール。
  9. 上記樹脂パッケージの少なくとも一部を覆う導電性樹脂をさらに備えており、
    上記第1突出部および上記第2突出部の少なくとも一方は、上記導電性樹脂の一部からなる、請求項7または8に記載の光通信モジュール。
  10. 上記導電性樹脂は、上記レンズを囲う円筒を有する、請求項9に記載の光通信モジュール。
  11. 上記円筒の内面は、上記樹脂パッケージの上記表面から離間するほど断面直径が大となる斜面とされている、請求項10に記載の光通信モジュール。
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